Ensaios Independentes da Navega¸ c˜ ao - MoveF d → Deslocamento retil´ıneo: o robˆo percorre a

Avalia¸ c˜ ao da Proposta “Uma acumula¸ c˜ ao de fatos n˜ ao faz ciˆ encia, tal

2. MoveF d → Deslocamento retil´ıneo: o robˆo percorre a distˆancia “d” determinada como parˆ ametro de entrada do algoritmo;

7.4.3 Ensaios Independentes da Navega¸ c˜ ao

Os perif´ericos como o scanner LASER e o sistema de vis˜ao estéreo são classificados como independentes, pois, para que ocorra a navega¸cão, não é necessário que eles funcionem simultaneamente. Adotou-se que o tempo de dura¸cão das atividades que envolvem esse ensaios é igual a 60s.

7.4.3.1 Scanner LASER

Este dispositivo é usado para medir distâncias a partir de uma referência até obstáculos. Assim, ele pode ser empregado em aplica¸cões que necessitam de grande precisão. O método mais utilizado para determinar distâncias utilizando um sensor a laser é o de diferen¸ca de fase. Nesse caso, é utilizada uma onda portadora (raio laser) que é modulada em diferentes comprimentos de onda. Medindo a diferen¸ca de fase entre o sinal transmitido e o sinal recebido, após ser refletido por um objeto, a distância pode ser determinada. Esse sensor é capaz de operar em diversos tipos de ambiente, tanto internos como externos, sendo que em ambientes externos sua precisão fica prejudicada pela interferência da luz solar.

O scanner LASER que integra a configura¸c˜ao do robô Pioneer P3-DX em estudo, é composto pelo conjunto de componentes SICK (figura 45), cujo pacote de acessórios é integrado à plataforma do robô e ao computador de bordo (alimenta¸cão e dados) e inclui um ambiente de desenvolvimento com software para a cria¸c˜ao de mapas, para localiza¸cão e para navega¸cão autônoma do robô.

A estimativa do consumo desse sensor e do processamento do respectivo software de controle foi feita com os demais perif´ericos desativados, pois nessa condi¸c˜ao tem-se apenas o funcionamento desses elementos, reduzindo assim a poss´ıvel interferˆencia de correntes para- sitas (resultantes da atividade de outros sensores/atuadores).

Figura 45 – Sistema do scanner LASER integrante da conﬁgura¸c˜ao do Pioneer P3-DX.

Figura 46 – Pontos de medi¸c˜ao avaliados no ensaio do scanner LASER.

O gráfico da figura 47 ilustra o comportamento das correntes durante o intervalo de 60s em que o scanner LASER permaneceu ativo. As correntes relacionadas com esse periférico s˜ao: a do ramo C, que inclui a medida de A3 e a do ramo D, atrav´es da medida de A4 e a do ponto A7. Nessa condi¸cão não h´a consumo do sistema do encoder (A8), pois o sistema de controle dos motores está desativado.

⇒ A7: observa-se que durante os 35 segundos iniciais, há uma instabilidade, decorrente do procedimento de calibra¸cão do próprio sistema. Durante esse intervalo, a corrente média é de aproximadamente 1,45A. Após essa inicializa¸cão, o valor de A7 permanece praticamente constante, com valor médio igual a 1,62A.

⇒ A3: representa o consumo da placa microcontrolada, do

Figura 47 – Gráfico das correntes A3, A4 e A7 durante a ativa¸cão do

scanner LASER.

da corrente A7, exceto pela existˆencia do off-set de 0,297A. A an´alise dos valores consumidos, revela que não houve altera¸cão no consumo do valor de A3, indicando a autonomia entre a atividade do scanner LASER e do microcontrolador.

⇒ A4: notam-se pequenos aumentos de consumo em fun¸cão das etapas de funcionamento do scanner LASER. Antes da ativa¸c˜ao = 1,99A, durante a calibra¸cão = 2,04A e durante o funcionamento pleno = 2,06A. A diferen¸ca entre o consumo antes da ativa¸cão e durante o funcionamento pleno é igual a 0,07A.

Apesar da pequena varia¸cão da intensidade da corrente medida pelo A4, é poss´ıvel identificar o aumento do processamento do sistema computacional durante a opera¸c˜ao do scanner LASER. Portanto, os resultados obtidos atestam que há uma atividade conjunta do sistema computacional e periférico que pode ser expressa por um MO denomi- nado por “modo LASER”.

7.4.3.2 Sistema de vis˜ao est´ereo

Sistema que compreende a cria¸cão de um modelo visual real a partir de imagens. Composto por dispositivos de hardware e m´odulos de software, que usa opera¸c˜oes de que se dividem em etapas como aquisi¸cão da imagem, pré- e processamento das imagens, extra¸cão de caracter´ısticas, entre outras. O termo estéreo refere-se à existência de

mais de uma imagem que s˜ao combinadas para obter a no¸c˜ao da forma tridimensional (TRUCCO; VERRI, 1998).

O sistema de vis˜ao Focus Robotics Stereo Vison nDepth (NDEPTH, 2012) é formado por sensores de imagem do tipo VGA CMOS. Esses capturam a imagem na sua forma primitiva e, a partir delas, gera imagens retificadas através do processamento embarcado via PCI (figura 48).

O sistema de captura de imagens integra-se a uma base (figura 49) que se conecta à placa PCI através de um cabo CAT64 responsável pela alimenta¸cão e pela transferência e o controle dos dados.

Figura 48 – Sensor CMOS e placa processamento PCI.

Figura 49 – Base do sistema de vis˜ao.

Como o cabo CAT6 integra as fun¸cões de alimenta¸cão, transfe- rência e controle de dados, não foi poss´ıvel diferenciar o consumo gerado pelo processamento do sistema e pelo consumo do sensor CMOS. Em consequência disso, o gráfico apresentado na figura 50 ilustra o consumo total do sistema, ou seja, o consumo do sensor CMOS (periférico) e do respectivo processamento.

⇒ A4: a ativa¸cão do sensor e do processamento do sistema é definido, exclusivamente pelo consumo do sistema computacional (A4).

4_{O cabo de categoria 6 ´}_{e um cabo padr˜}_{ao para Gigabit Ethernet e outras camadas}

Nesse cenário o consumo médio anterior à ativa¸cão é de 1,87A e passa para 2,96A com σ=0,085A durante o funcionamento da cˆamera. A diferen¸ca de 1,09A no consumo representa uma acréscimo de 58%.

⇒ A3: a corrente consumida permanece com a mesma intensi- dade ao longo da atividade do sistema de vis˜ao.

Figura 50 – Gráfico das correntes obtidas do ensaio do sistema de visão estéreo.

A intensidade constante do valor de A3 demonstra a autonomia entre a atividade do sistema computacional e do microcontrolador.

Nesse ensaio, portanto a análise preliminar acerca da hipótese do MO fica prejudicada tendo em vista as limita¸cões impostas pelas conexões elétricas do sistema avaliado.

7.4.3.3 Testes complementares

Durante a etapa em que o levantamento do diagrama elétrico foi realizado, constatou-se que determinados n´ıveis de corrente se man- tinham constantes em cenários distintos de opera¸cão do robô. Essa constata¸cão possibilitou quantificar o consumo de dispositivos cujo funcionamento é controlado por placas eletrônicas dedicadas. O fato de desses dispositivos serem conectados nas placas eletrônicas, dificul- tou o acesso às respectivas conexões, impedindo com que as medidas diretas pudessem ser realizadas. Tal impasse foi contornado usando as informa¸cões dispon´ıveis nas folhas de especifica¸cões dos componentes em questão.

As informa¸cões obtidas durante essa etapa estão resumidas na tabela 12, onde a quarta coluna estabelece um comparativo com a corrente consumida pelo respectivo dispositivo, considerando a base de 12V e a quinta coluna informa o ponto de medi¸cão utilizado, tendo como referência o diagrama elétrico apresentado na figura 34 p. 139.

Dispositivo Vop(V) Iop(mA) Iop(mA) Ponto Forma

base 12V Medi¸c˜ao Avalia¸c˜ao CI 64F7144F50V 3,3 160-220 44-60,5 n/a Folha Dados

Anel 8 sonares 5 20 8,3 A3 Medi¸c˜ao

Barramento I2C 5 7,5 3,1 n/a Folha Dados

Encoder 12 6 6 A8 Medi¸c˜ao

Girosc´opio 5 40 16,7 n/a Folha Dados

Driversc LASER 12 6 6 A7 Medi¸c˜ao

Cooler 5 120 50 A11 Medi¸c˜ao

Hard-disk 5 120-150 50-62,5 A10 Medi¸c˜ao

Tabela 12 – Rela¸c˜ao dos dispositivos de consumo constante e o respectivo valor da intensidade de corrente na base 12V.

7.5 CONSIDERA ¸C ˜OES

No desenvolvimento dos ensaios, dirigidos pelo algoritmo de navega¸cão, a diferencia¸cão dos cenários - suspenso e com carga possibilitou a análise e a avalia¸cão do consumo do sistema computacional. Pela compara¸cão das figuras 40 (p.148 ) e 44 (p.152) nota-se que o acréscimo de corrente na etapa do deslocamento, em ambos os ensaios, foi a mesma (0,98A) (conforme a explica¸cão do ponto de medida A4 constantes nas páginas 149 e 152). Tal constata¸cão colabora para a con- firma¸cão da seguinte hipótese, nesta tese: as diferen¸cas de consumo do sistema computacional estão relacionadas `a natureza qualitativa da opera¸cão (maior ou menor complexidade) e portanto, há independência da sua natureza quantitativa (maior ou menor quantidade de dados de entrada). Isso significa que a complexidade do processamento é caracterizada pela natureza das opera¸cões existentes no algoritmo de navega¸cão e não pela quantidade dos dados dos sensores.

Tanto o scanner LASER como o sistema de vis˜ao, em opera¸cão cont´ınua, são caracterizados pelo consumo de uma corrente de intensidade constante. Durante o funcionamento de tais periféricos, notou-se que altera¸cões no ambiente, tais como: luminosidade e natureza do obstáculo, não interferiram no consumo do sistema computacional e

t˜ao pouco no pr´oprio consumo.

Usando as mesmas figuras (40 e 44) na compara¸cão do consumo do microcontrolador, nota-se que em ambos os cenários tem-se o mesmo perfil, isto é, a corrente permanece praticamente constante durante a execu¸cão do ensaio, na faixa de 0,298A. Portanto, a tarefa do microcontrolador nessa aplica¸cão foi dedicada às opera¸cões que requerem pequeno poder de processamento, tais como: a leitura e o envio de sinais de sensores/atuadores.

Por fim, a análise do comportamento das correntes elétricas durante o desenvolvimento dos ensaios, indica que o SCF analisado ´

e formado pelos seguintes MOs: a atividade de navega¸c˜ao subdivide-se no modo deslocamento, modo frenagem linear, modo frenagem angular e modo rota¸c˜ao enquanto que a atividade de varredura do ambiente ´e feita pelo modo laser e a atividade de captura de imagens pelo modo

No documento Método para gerenciamento do consumo de energia elétrica em sistemas ciberfísicos (páginas 155-163)